物理学家通过两个底夸克的腐烂来检测Higgs Boson

在大型特罗龙撞机的实验中，包括普林斯顿大学研究人员在内的团队已经确定了一种长期寻求的途径，其中HIGGS玻色子衰减成另外两颗颗粒，称为底夸克。用称为Z玻色子的另一个颗粒制备Higgs玻色子。Higgs Boson衰减到底部夸克喷射（以蓝色示出），然后Z玻色子蒸馏成电子和正电子（以红色显示）。图片提供了CMS协作

在一个发现的探索中探索的小粒子被称为HIGGS玻色子的微小粒子，研究人员已经追溯了颗粒腐蚀到其他颗粒中的第五和最突出的方式。该发现为研究人员提供了一种研究管理宇宙的物理法律的新途径。

普林斯顿大学的物理学家们推出了两支主要的团队之一，今天宣布通过衰减将HIGGS粒子检测到称为底夸克的两颗颗粒。该途径是可以识别HIGGS粒子的五个主要签名途径的最后一个途径。

“我们发现我们预期找到它的正好在哪里，现在我们可以使用这条新的途径来研究HIGGS的属性，”普林斯顿团队的领导教授James Olsen说。“这一直是从一开始就是一个真正的协作努力，看看来自一起工作的人的努力很令人兴奋。”

长寻求的，因为它确认了关于物质的性质的理论，但是在转化为其他所谓的“女儿”颗粒之前，HIGGS颗粒只存在。因为玻色仅仅持续了一秒钟的星系，研究人员使用粒子的后代作为其存在的证据。

这些女儿颗粒在欧洲核研究组织（CERN）的大型特罗龙撞机的两家质子的碰撞中散落的颗粒中的淋浴。在2012年首次观察到HIGGS颗粒通过其他三种衰变模式。

HIGGS玻色子与W / Z玻色子相关联，然后衰减成一对B夸克古克。在大型强子撞机的实验中，两个质子（Q）粉碎在一起，使W或Z玻色子（W / Z）和Hggs玻色子腐蚀到两个底夸糙。视频由核心提供

根据Olsen的说法，这些谱系或腐烂模式最常发生成两个底部夸克的衰减，从而占HIGGS的约60％。

但在LHC，底夸克模式最难过度地追溯到HIGG，因为许多其他粒子也可以发出底夸克。

夸克是质子的微小成分，它们本身都是原子的一些构建块。底夸克是六种类型的夸克之一，可以在“标准模型”中构成颗粒的动物园，以解释物质及其相互作用。

落下的底夸克来自HIGGS与其他粒子的主要挑战是LHC的两个HIGGS探测器，Compact Muon螺线管（CMS）的主要挑战是Olsen工作的，以及它的伴侣地图集。探测器独立运作，由科学家的独立团队运行。

一旦生产，这些底部夸克分裂成颗粒的喷射，使它们难以追溯到原始母体颗粒。由于这种背景噪声，研究人员需要比其他途径所需的更多数据，以确保他们的发现。

两个探测器都熟练地挖掘诸如电子，光子和μON的粒度粒子，但是由夸克更具挑战。由于它们的性质而导致的夸克不观察到自由颗粒。相反，它们被束缚，并随着其他颗粒，如斯顿和偏弦或快速衰减。

“这是一个凌乱的业务，因为你必须收集所有的喷气机并测量它们的属性来计算腐烂进入喷气机的物体的质量，”奥尔森说。

两个探测器是巨大的，复杂的结构，坐在LHC隧道的末端，其中质子在高能量水平下加速并粉碎在一起。该结构包含布置在洋葱的层的较小探测器的层。

该装置检测洋葱的每层的颗粒以重建它们的路径。这允许研究人员以类似于在烟花光线的方式追溯到第一突发的位置的方式追踪粒子的路径回到其源。通过以下许多路径，研究人员可以识别在质子 - 质子碰撞中首先形成的HIGG的位置和之后。

“希格斯到底夸克腐烂很重要，因为它是最常见的衰变，因此精确测量其利率对这一粒子的性质引起了很多关于这个粒子的性质，”普林斯顿的副教育员表示，普林斯·帕尔默说描述在ThisVideo中的工作。

该团队的其他普林斯顿研究人员包括物理研究生Stephane Cooperstein和本科Jan优惠，2018年级。该团队还包括佛罗里达大学和费米尔的合作者，以及意大利，瑞士和德国的群体。

检测到底夸克衰减模式的主要挑战是非HIGGS事件产生的背景底码数量。除了从碰撞中收集更多数据外，研究人员还寻求一种独特的方式，即HIGGs向底夸克出现。

在10年前，Olsen开始在这一挑战中致力于LHC开启，当物理学家在计算机上运行模拟时。在那个时候，奥尔森了解了一个理论研究，表明可以找到从重塑另一个颗粒的HIGGS产生的底夸张，例如Z玻色子或W玻色子。

“这是一个想法，没有人在该频道中寻找它，唯一的问题是实验上是否有可能以及是否真的会得到回报，”奥尔森说。

奥尔森说这是令人兴奋的是，看到这项工作变成了成果。“这是一个非常令人满意的时刻。”

普林斯顿对LHC研究的贡献由美国能源部和国家科学基金会资助。